Py-GC/MS技術(shù)用于Chaetoceros sp. 硅藻的催化熱解研究*

張曉紅，蘇秋成，林福華，陳曉麗，付 娟

（中國科學(xué)院廣州能源研究所，分析測試中心，廣州 510640）

Py-GC/MS技術(shù)用于Chaetoceros sp. 硅藻的催化熱解研究*

張曉紅，蘇秋成，林福華，陳曉麗，付 娟?

（中國科學(xué)院廣州能源研究所，分析測試中心，廣州 510640）

采用熱裂解?氣質(zhì)聯(lián)用（Py-GC/MS）技術(shù)研究Chaetoceros sp. 硅藻粉末的催化熱解特性。以HZSM-5為催化劑，考察了不同Si/Al比的HZSM-5催化劑對硅藻熱解產(chǎn)物的影響，并考察了催化劑的使用量、熱解升溫速率、熱解反應(yīng)時(shí)間對產(chǎn)物的影響。結(jié)果表明：未加催化劑時(shí)，硅藻熱解產(chǎn)物以脂肪酸為主，含量為50.05%，苯系物含量僅為0.87%；加入HZSM-5催化劑后，硅藻熱解產(chǎn)物中脂肪酸含量減少，芳香類化合物顯著增加。熱解實(shí)驗(yàn)結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Si/Al比為38、硅藻和HZSM-5比例為1∶9、熱解速率10 000℃/s、熱解時(shí)間為10 s時(shí)，能得到較理想的熱解產(chǎn)品，其中苯系物產(chǎn)率可達(dá)57.76%，脂肪酸含量為2.63%。這說明HZSM-5（38）具有較好的脫氧和芳構(gòu)化功能，有利于硅藻催化熱解生成高品質(zhì)的生物油產(chǎn)品。

催化熱解；Py-GC/MS；硅藻；HZSM-5；生物油

0 引 言

生物質(zhì)能源具有清潔、環(huán)保、可再生等特點(diǎn)，是未來能源的發(fā)展方向之一。生物質(zhì)通過快速熱裂解等技術(shù)制備的生物油，低污染、高產(chǎn)量、運(yùn)輸存儲(chǔ)方便，可作為傳統(tǒng)化石燃料的有效替代能源[1-3]。傳統(tǒng)的生物油制備所采用的原料主要為糧油作物和木質(zhì)纖維素作物，包括甘蔗、玉米、木材等[4-6]。這些生物質(zhì)的生長不僅需要占用大量耕地面積，對世界糧食市場也帶來了一定的壓力，因此開發(fā)不占用耕地的原料制備高產(chǎn)率生物油技術(shù)具有重要的意義。微藻是一類廣泛分布于海洋、淡水湖泊等水域的低等水生生物，具有生長周期短、易培養(yǎng)、產(chǎn)能高、不占用耕地等優(yōu)勢，在能源開發(fā)領(lǐng)域具有廣闊的應(yīng)用前景。微藻生物油轉(zhuǎn)化技術(shù)主要有熱化學(xué)轉(zhuǎn)化和生化轉(zhuǎn)化，其中通過熱解技術(shù)制備的生物油具有大規(guī)模應(yīng)用的潛力，有可能替代傳統(tǒng)的化石能源[7-10]。

微藻利用熱解技術(shù)制備生物油盡管解決了陸生植物存在的一些問題，但其生物油品質(zhì)仍存在酸度高、含氧量高、黏度大等問題[11]，限制了其應(yīng)用，因此需要進(jìn)一步提升油品質(zhì)量。FOSTER等[12]在半連續(xù)和固定床反應(yīng)器中，利用不同的ZSM-5催化劑，催化葡萄糖、呋喃和楓木轉(zhuǎn)化。檢測到葡萄糖轉(zhuǎn)化為芳香烴的產(chǎn)率隨著ZSM-5硅鋁比變化而存在最大值。俞寧等[13]用HZSM-5分子篩催化熱裂解油菜秸稈制取精制生物油，降低了醛、酸和酮類等非理想產(chǎn)物的轉(zhuǎn)化率，而提高了低含氧量酚類物質(zhì)的轉(zhuǎn)化率，精制油具有較好的品質(zhì)。有研究表明，HZSM-5催化劑可有效脫除生物油中的含氧基團(tuán)，促進(jìn)C?C鍵的斷裂，有助于生成芳香類物質(zhì)，提升油品質(zhì)量[14-16]。

本文以硅藻為原料、HZSM-5為催化劑，利用Py-GC/MS技術(shù)考察了不同Si/Al比的HZSM-5催化 劑對硅藻熱解產(chǎn)物的影響，系統(tǒng)考查了催化劑的使用量、熱解升溫速率、熱解反應(yīng)時(shí)間對硅藻催化熱解產(chǎn)物的影響。

1 實(shí)驗(yàn)部分

1.1 實(shí)驗(yàn)原料

實(shí)驗(yàn)用硅藻來自深圳市兆凱生物工程有限公司制備的硅藻（Chaetoceros sp.）粉末，粒徑小于100目。實(shí)驗(yàn)前將硅藻粉末置于105℃烘箱中干燥2 h除去自由水，對其進(jìn)行元素分析和工業(yè)分析，具體結(jié)果見表1。其中元素分析采用Vario EL cube元素分析儀進(jìn)行測定，工業(yè)分析按照GB/T 212-2008標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行測定，低位熱值用氧彈量熱計(jì)進(jìn)行測定（model C200, IKA）。由于樣品的灰分含量較高，因此用電感耦合等離子光譜儀（OPTIMA 8000, PE）對其進(jìn)行了金屬含量測定，結(jié)果列于表2。

表1 Chaetoceros sp.硅藻樣品的元素分析與工業(yè)分析Table 1 The ultimate analysis and proximate analysis of diatom Chaetoceros sp.

表2 Chaetoceros sp. 硅藻樣品的金屬含量分析Table 2 The metal analysis of diatom Chaetoceros sp.

1.2 催化劑

催化劑采用南開大學(xué)催化劑廠的HZSM-5型分子篩，粉末狀，粒徑小于100目，Si/Al=38、80、200。使用前，將催化劑在105℃下干燥2 h，然后置于馬弗爐中，在空氣氣氛下煅燒4 h。

1.3 Py-GC/MS分析

熱解實(shí)驗(yàn)在CDS5200型熱裂解儀（CDS，美國） 上進(jìn)行，在線連接7890A-5975C型氣相色譜?質(zhì)譜聯(lián)用儀（Agilent，美國）進(jìn)行分析。熱裂解儀接口溫度為280℃，傳輸管線300℃。氣相色譜柱為Agilent HP-5 MS毛細(xì)管柱（30 m × 0.25 mm × 0.25 μm），柱溫在50℃下保持2 min，然后以10℃/min 的速率升到280℃并保持2 min。進(jìn)樣口溫度為280℃，分流比為5∶1，載氣為He氣，流速1 ml/min。質(zhì)譜為EI離子源，離子源溫度230℃，電子能量70 eV，質(zhì)荷比掃描范圍為35～500。裂解產(chǎn)物采用NIST 08譜庫進(jìn)行檢索。

首先，對硅藻樣品進(jìn)行直接熱解，將約0.3 mg硅藻樣品在初始溫度50℃下以10 000℃/s的升溫速率升溫至500℃，并在500℃下保持10 s。其次，對硅藻進(jìn)行催化熱解，將0.3 mg硅藻和一定量的HZSM-5催化劑均勻混合，升溫至500℃進(jìn)行反應(yīng)，考查了不同的Si/Al比、催化劑用量、熱解升溫速率和熱解反應(yīng)時(shí)間對硅藻催化熱解產(chǎn)物的 影響。

2 結(jié)果與討論

2.1 催化劑篩選

為研究HZSM-5催化劑中不同的Si/Al比對硅藻熱解產(chǎn)物的影響，以1∶9的比例均勻混合硅藻和HZSM-5(38)、HZSM-5(80)、HZSM-5(200)，在 10 000℃/s升溫速率下由50℃升溫至500℃并保持10 s進(jìn)行熱解試驗(yàn)。圖1為硅藻在不同Si/Al比的HZSM-5催化劑下熱解產(chǎn)物的結(jié)果，并與硅藻直接熱解產(chǎn)物做了對比。由圖1可知，未加催化劑時(shí)，硅藻熱解產(chǎn)物主要是脂肪酸（Fatty acids），含量為50.05%，而苯系物（Benzenes）含量僅為0.87%。當(dāng)加入HZSM-5(38) 催化劑后，脂肪酸含量顯著降低，僅為2.63%，而芳香類產(chǎn)物明顯增加，其中苯系物含量為57.76%，多環(huán)芳烴（PAHs）含量為7.61%。當(dāng)加入HZSM-5(80)和HZSM-5(200) 時(shí)，芳香類物質(zhì)增加不明顯，苯系物產(chǎn)率分別為14.9%和9.03%。這與MIHALCIK等[17]的研究結(jié)果一致，Si/Al比越低，HZSM-5的酸度越高，越有利于生物質(zhì)生成芳香類物質(zhì)。因此對于該硅藻物種，加入HZSM-5(38) 進(jìn)行催化熱解可以得到產(chǎn)率較高的芳烴產(chǎn)物。

表3和表4分別列出了硅藻的直接熱解產(chǎn)物以及硅藻在HZSM-5(38) 下的催化熱解產(chǎn)物。由表3可知，硅藻直接熱解產(chǎn)物主要是脂肪酸，以十四酸、十六烯酸和十六酸為主，另有少量的苯系物、酚類（Phenols）和含氮化合物（Nitrogen compounds）。其中高含量的脂肪酸可能來自于微藻中脂質(zhì)的熱解，含氮化合物主要由硅藻中的蛋白質(zhì)降解產(chǎn)生[18]。酚類物質(zhì)在陸生生物質(zhì)熱解過程中很常見，由木質(zhì)素?zé)峤馍伞Ｓ捎诠柙鍖儆谒?，不含木質(zhì)素，其熱解出的酚類物質(zhì)可能來自于硅藻里的多酚物質(zhì)，這與MURADOV等[19]和ROSS等[9]的研究結(jié)果類似，他們也在水生生物的熱解中發(fā)現(xiàn)了酚類物質(zhì)。由表4可知，硅藻的催化熱解產(chǎn)物主要是芳香烴，以苯、甲苯和二甲苯含量最高，并生成了多環(huán)芳烴物質(zhì)，而脂肪酸、酚類和含氮化合物含量均有所降低。PAN等[20]研究了小球藻渣在HZSM-5下的催化熱解，認(rèn)為生成的芳香類物質(zhì)主要來自于藻渣的脂質(zhì)和多聚糖組分。脂質(zhì)在熱解時(shí)氣化并裂解成多種可揮發(fā)組分，揮發(fā)組分中的大分子量物質(zhì)在HZSM-5催化劑表面發(fā)生反應(yīng)，生成許多諸如C2H4和C3H6等小分子量的碳?xì)浠衔铮@些化合物進(jìn)入HZSM-5催化劑的三維孔結(jié)構(gòu)內(nèi)，經(jīng)過進(jìn)一步的聚合和芳構(gòu)化最終形成芳香類化合物。而多聚糖熱解可直接產(chǎn)生小分子量化合物，在HZSM-5催化劑的作用下形成芳香類化合物。

圖1 HZSM-5中不同Si/Al比對Chaetoceros sp. 硅藻熱解產(chǎn)物的影響Fig. 1 Effect of Si/Al ratio of HZSM-5 on pyrolysis products of diatom Chaetoceros sp.

表3 Chaetoceros sp. 硅藻樣品的熱解產(chǎn)物分析Table 3 Analytical results of pyrolysis products of diatom Chaetoceros sp.

表3 （續(xù)）Table 3 (continued)

表4 Chaetoceros sp. 硅藻樣品在HZSM-5(38)下的催化熱解產(chǎn)物分析Table 4 Analytical results of pyrolysis products of the mixtures of diatom Chaetoceros sp. and HZSM-5(38)

表4 （續(xù)）Table 4 (continued)

2.2 催化劑用量對硅藻熱解產(chǎn)物的影響

選用HZSM-5(38) 催化劑，以不同的硅藻和催化劑比例（1∶3、1∶9、1∶15）將硅藻和HZSM-5(38)均勻混合，在10 000℃/s的升溫速率下由50℃升溫至500℃并保持10 s進(jìn)行熱解試驗(yàn)，并和硅藻直接熱解產(chǎn)物做了對比，其結(jié)果見圖2。由圖2可知，當(dāng)硅藻和催化劑比例為1∶9時(shí)，脂肪酸含量最低，相對含量僅為2.63%。隨著催化劑用量的增加，酚類物質(zhì)和含氮化合物的含量逐漸降低，熱解出來的芳香類物質(zhì)則逐漸增加。硅藻與催化劑比例為1∶3時(shí)，生成的苯系物相對含量為40.09%，1∶9時(shí)為57.76%， 1∶15時(shí)為63.16%。多環(huán)芳烴類的相對含量也隨著催化劑用量的增加而增加，分別為2.04%（1∶3)、7.61%（1∶9）和8.67%（1∶15）。THANGALAZHY等[15]認(rèn)為HZSM-5用量增加時(shí)，其可供生物油熱解的活性位也增加，因此得到的芳香類物質(zhì)增多。在本研究中，硅藻與催化劑比例為1∶9時(shí)，已能得到較高產(chǎn)率的芳烴類物質(zhì)，更多的催化劑對于芳烴產(chǎn)率沒有明顯的提升，并且成本過高，因此采用硅藻與催化劑的比例1∶9為最佳配比。

圖2 催化劑用量對Chaetoceros sp. 硅藻催化熱解產(chǎn)物的影響Fig. 2 Effect of catalyst consumption on pyrolysis products of diatom Chaetoceros sp.

2.3 熱解升溫速率對硅藻催化熱解產(chǎn)物的 影響

選用HZSM-5(38) 催化劑，以1∶9的比例將硅藻和催化劑均勻混合，分別以1℃/s、10℃/s、100℃/s、1 000℃/s和10 000℃/s的升溫速率由50℃升溫至500℃并保持10 s進(jìn)行熱解試驗(yàn)，其結(jié)果見圖3。由圖3可知，在10℃/s～10 000℃/s的升溫速率中，硅藻催化熱解出的芳香類化合物產(chǎn)率沒有明顯變化。另外，脂肪酸、多環(huán)芳烴、酚類和含氮化合物含量也沒有太大變化，其中升溫速率為10 000℃/s時(shí)脂肪酸含量最低，為2.63%。當(dāng)升溫速率降至1℃/s時(shí)，芳香類化合物含量明顯降低，其中苯系物含量由57.76%（10 000℃/s）降至34.45%，多環(huán)芳烴含量由7.61%（10 000℃/s）降至1.48%，說明硅藻在催化熱解時(shí)，較快的升溫速率對芳香烴的形成有至關(guān)重要的作用。這主要是由于快速升溫?zé)峤饽軠p少焦炭的形成[21]。CARLSON等[22]在研究生物質(zhì)催化熱解生成芳香類物質(zhì)時(shí)，也發(fā)現(xiàn)在最高的升溫速率下（1 000℃/s）能得到最高的芳香烴產(chǎn)率和最低的焦炭量。因此本研究中，10 000℃/s為最佳熱解升溫速率。

圖3 熱解升溫速率對Chaetoceros sp. 硅藻催化熱解產(chǎn)物的影響Fig. 3 Effect of pyrolysis heating rate on pyrolysis products of diatom Chaetoceros sp.

2.4 熱解反應(yīng)時(shí)間對硅藻催熱解產(chǎn)物的影響

選用HZSM-5(38) 催化劑，以1∶9的比例將硅藻和催化劑均勻混合，在10 000℃/s的升溫速率下由50℃升溫至500℃，分別保持10 s、20 s和30 s進(jìn)行熱解實(shí)驗(yàn)，考察熱解時(shí)間對硅藻催化熱解產(chǎn)物的影響，其結(jié)果見圖4。由圖4可知，隨著熱解時(shí)間的增加，芳香類物質(zhì)的產(chǎn)量略有增加。在較短的熱解時(shí)間內(nèi)（10 s），已能得到較高含量的苯系物（57.76%），熱解時(shí)間增至20 s和30 s時(shí)，苯系物產(chǎn)率分別為59.96%和60.27%。另外，多環(huán)芳烴的含量也有所增加，熱解10 s時(shí)產(chǎn)率為7.61%，20 s時(shí)產(chǎn)率為9.96%，30 s時(shí)產(chǎn)率為11.02%。而脂肪酸、酚類和含氮化合物的產(chǎn)率隨著熱解時(shí)間的增加沒有明顯的變化。在此硅藻熱解催化過程中，由于增加熱解時(shí)間并不能顯著提高苯系物的產(chǎn)率，而多環(huán)芳烴的產(chǎn)率明顯增加，考慮到多環(huán)芳烴具有劇毒性，對人體及環(huán)境都產(chǎn)生危害[23-24]，并且流動(dòng)性不好，不利于生物油的應(yīng)用，因此該硅藻在500℃下熱解10 s能得到較理想的生物油產(chǎn)品。

圖4 熱解反應(yīng)時(shí)間對Chaetoceros sp. 硅藻催化熱解產(chǎn)物的影響Fig. 4 Effect of pyrolysis reaction time on pyrolysis products of diatom Chaetoceros sp.

3 結(jié) 論

硅藻的直接熱解產(chǎn)物主要是脂肪酸，含量為50.05%，以十四酸、十六烯酸和十六酸為主，苯系物含量僅為0.87%，另外有少量的酚類物質(zhì)和含氮化合物。加入HZSM-5(38)催化劑之后，硅藻熱解產(chǎn)物中脂肪酸含量降低為2.63%，芳香類產(chǎn)物明顯增加，其中苯系物含量達(dá)到57.76%，以苯、甲苯和二甲苯含量最高，并生成了多環(huán)芳烴物質(zhì)，另外酚類和含氮化合物含量均略有降低。這說明HZSM-5催化劑具有較強(qiáng)的脫氧和芳構(gòu)化能力，能使硅藻中脂肪酸物質(zhì)轉(zhuǎn)化為苯系物，提升生物油品質(zhì)量。

在優(yōu)化熱解條件時(shí)發(fā)現(xiàn)，催化劑使用量、熱解升溫速率和熱解反應(yīng)時(shí)間均對芳香類化合物的含量有很大影響。催化劑用量提高，可供芳構(gòu)化的活性位增加，進(jìn)而提高芳香類化合物含量。較高的熱解速率可以減少焦炭的產(chǎn)生，促進(jìn)焦油的形成。熱解時(shí)間增加，樣品和催化劑的接觸時(shí)間增加，使得反應(yīng)更加完全。但熱解時(shí)間過長，具有毒性的多環(huán)芳烴含量增加明顯，因此該硅藻物種以HZSM-5(38)為催化劑的最佳熱解條件為：硅藻和HZSM-5(38)比例為1∶9、熱解升溫速率為10 000℃/s、熱解時(shí)間為10 s時(shí)，熱解產(chǎn)物中苯系物產(chǎn)率可達(dá)57.76%，脂肪酸含量為2.63%。

[1] BAHADAR A, KHAN M B. Progress in energy from microalgae: A review[J]. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2013, 27: 128-148.

[2] ZHANG Q, CHANG J, WANG T J, et al. Review of biomass pyrolysis oil properties and upgrading research[J]. Energy Conversion and Management, 2007, 48(1): 87-92.

[3] MATA T M, MARTINS A A, CAETANO N S. Microalgae for biodiesel production and other applications: A review[J]. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2010, 14(1): 217-232.

[4] NAIK S N, GOUD V V, ROUT P K, et al. Production of first and second generation biofuels: A comprehensive review[J]. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2010, 14(2): 578-597.

[5] MARTIN M A. First generation biofuels compete[J]. New Biotechnology, 2010, 27(5): 596-608.

[6] ALONSO D M, BOND J Q, DUMESIC J A. Catalytic conversion of biomass to biofuels[J]. Green Chemistry, 2010, 12(9): 1493-1513.

[7] BRENNAN L, OWENDE P. Biofuels from microalgae-A review of technologies for production, processing, and extractions of biofuels and co-products[J]. Renewable & Sustainable Energy Reviews, 2010, 14(2): 557-577.

[8] RAZEGHIFARD R. Algal biofuels[J]. Photosynthesis Research, 2013, 117(1-3): 207-219.

[9] ROSS A, JONES J, KUBACKI M, et al. Classification of macroalgae as fuel and its thermochemical behaviour[J]. Bioresource Technology, 2008, 99(14): 6494-6504.

[10] ZOU S, WU Y, YANG M, et al. Pyrolysis characteristics and kinetics of the marine microalgae Dunaliella tertiolecta using thermogravimetric analyzer[J]. Bioresource Technology, 2010, 101(1): 359-365.

[11] CZERNIK S, BRIDGWATER A V. Overview of applications of biomass fast pyrolysis oil[J]. Energy & Fuels, 2004, 18(2): 590-598.

[12] FOSTER A J, JEA J, CHENG Y T, et al. Optimizing the aromatic yield and distribution from catalytic fast pyrolysis of biomass over ZSM-5[J]. Applied Catalysis A General，2012, 423(18): 154-161

[13] 俞寧, 蔡憶昔, 李小華, 等. HZSM-5分子篩催化熱裂解油菜秸稈制取精制生物油[J]. 農(nóng)業(yè)工程學(xué)報(bào), 2014, 30: 264-271.

[14] DU Z, MA X, LI Y, et al. Production of aromatic hydrocarbons by catalytic pyrolysis of microalgae with zeolites: catalyst screening in a pyroprobe[J]. Bioresour Technol, 2013, 139: 397-401.

[15] THANGALAZHY G S, ADHIKARI S, CHATTANATHAN S A, et al. Catalytic pyrolysis of green algae for hydrocarbon production using H(+)ZSM-5 catalyst[J]. Bioresource Technology, 2012. 118: 150-157.

[16] FRENCH R, CZERNIK S. Catalytic pyrolysis of biomass for biofuels production[J]. Fuel Processing Technology, 2010, 91(1): 25-32.

[17] MIHALCIK D J, MULLEN C A, BOATENG A A. Screening acidic zeolites for catalytic fast pyrolysis of biomass and its components[J]. Journal of Analytical and Applied Pyrolysis, 2011, 92(1): 224-232.

[18] LI G, ZHOU Y G, ADHIKARI B, et al. Yield and Characteristics of Pyrolysis Products Obtained from Schizochytrium limacinum under Different Temperature Regimes[J]. Energies, 2013, 6(7): 3339-3352.

[19] MURADOV, N, FIDALGO B, GUJAR A C, et al. Pyrolysis of fast-growing aquatic biomass-Lemna minor (duckweed): Characterization of pyrolysis products[J]. Bioresource Technology, 2010, 101(21): 8424-8428.

[20] PAN P, HU C W, YANG W Y, et al. The direct pyrolysis and catalytic pyrolysis of Nannochloropsis sp. residue for renewable bio-oils[J]. Bioresour Technol, 2010, 101(12): 4593-9.

[21] MOHAN D, PITTMAN C U, STEELE P H. Pyrolysis of wood/biomass for bio-oil: A critical review[J]. Energy & Fuels, 2006, 20(3): 848-889.

[22] CARLSON T R, TOMPSETT G A, CONNER W C, et al. Aromatic Production from Catalytic Fast Pyrolysis of Biomass-Derived Feedstocks[J]. Topics in Catalysis, 2009, 52(3): 241-252.

[23] LI J F, YAN R, XIAO B, et al. Influence of temperature on the formation of oil from pyrolyzing palm oil wastes in a fixed bed reactor[J]. Energy & Fuels, 2007, 21(4): 2398-2407.

[24] TSAI W T, MI H H, CHANG Y M, et al. Polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in bio-crudes from induction-heating pyrolysis of biomass wastes[J]. Bioresource Technology, 2007, 98(5): 1133-1137.

Study on Catalytic Pyrolysis of Diatom Chaetoceros sp. by Py-GC/MS Technology

ZHANG Xiao-hong, SU Qiu-cheng, LIN Fu-hua, CHEN Xiao-li, FU Juan
(Analytical and Testing Center, Guangzhou Institute of Energy Conversion, Chinese Academy of Sciences, Guangzhou 510640, China)

The catalytic pyrolysis characteristics of diatom Chaetoceros sp. powders were investigated by pyrolysis–gas chromatography/mass spectrometry (Py-GC/MS) technology. Using HZSM-5 as catalyst, the effect of Si/Al ratio in HZSM-5, catalyst consumption, pyrolysis heating rate and pyrolysis reaction time on pyrolysis products of diatom Chaetoceros sp. were studied. The results show that the pyrolysis products of diatom Chaetoceros sp. without catalysts are mainly fatty acids with the contents of 50.05%, and the contents of benzenes are only 0.87%. When catalysts were added, the contents of fatty acids are decreased and aromatic compounds are significantly increased. Pyrolysis results suggest that, desired products of 57.76% benzenes and 2.63% fatty acids could be obtained on the conditions of Si/Al ratio of 38, diatom:HZSM-5 at a 1:9 mass ratio, heating rate 10 000oC/s and reaction time of 10 s, which indicates that the reaction of deoxygenation and aromatization significantly happen with HZSM-5(38)’s addition. Thus, HZSM-5(38) is favorable for Diatom Chaetoceros sp. to produce high quality bio-oil products by catalytic pyrolysis.

catalytic pyrolysis； Py-GC/MS； diatom； HZSM-5； bio-oil

TK16

A

10.3969/j.issn.2095-560X.2015.06.010

2095-560X（2015）06-0469-08

2015-09-02

2015-10-27

中國科學(xué)院儀器設(shè)備功能開發(fā)技術(shù)創(chuàng)新項(xiàng)目（yg2012051）

? 通信作者：付 娟，E-mail：fujuan@ms.giec.ac.cn

張曉紅（1987-），碩士，工程師，從事色譜質(zhì)譜分析。

付 娟（1982-），碩士，工程師，從事熱分析、核磁分析。